過渡金屬摻雜AlN薄膜的制備及其特性研究.pdf

1、稀磁半導體由于在自旋電子學設備上的潛在應用,已經受到科研工作者的廣泛關注,但這類半導體的磁性來源一直是目前爭議的焦點,因此有必要進一步研究。氮化鋁薄膜是直接帶隙寬禁帶Ⅲ-Ⅴ族半導體化合物,具有優(yōu)異的光電特性,因此AlN薄膜的過渡金屬摻雜研究,在基礎理論和實際應用方面都具有重要的意義。
　　本文采用射頻,直流磁控共濺射的方法,通過控制工作壓強,工作電流等實驗參數,在Si（100）基底上沉積了過渡金屬摻雜氮化鋁薄膜。
　　利用X

2、射線衍射（XRD）和拉曼散射光譜對氮化鋁薄膜的擇優(yōu)生長取向,結晶特性進行了表征。首先,得到了在（100）方向上擇優(yōu)生長氮化鋁薄膜樣品,然后進行非磁性過渡金屬鈦、鋅對氮化鋁薄膜的摻雜,以及磁性金屬鐵、錳對氮化鋁薄膜的的摻雜。發(fā)現過渡金屬鈦和鐵摻雜的氮化鋁薄膜在（100）方向擇優(yōu)生長,鋅和錳摻雜的氮化鋁薄膜在（002）方向上擇優(yōu)生長,并且所有樣品具有良好的結晶性。XRD圖譜表明,錳摻雜的氮化鋁薄膜顯現出Mn雜質的衍射峰,表明Mn沒有完全摻雜

3、到晶格中去。
　　利用掃描電子顯微鏡（SEM）對鈦、鋅摻雜氮化鋁薄膜進行表面形貌的表征。觀察到摻雜的薄膜表面結構致密,具有良好的均勻性,說明我們得到了具有良好結晶性的薄膜。并對Zn摻雜薄膜進行了原子濃度的測量,隨著鋅靶濺射電流的增加,氮化鋁薄膜中鋅的原子濃度逐漸降低。
　　利用震動樣品磁強計（VSM）在室溫下對錳、鐵摻雜氮化鋁薄膜進行磁性表征。由于Mn沒有完全摻雜到晶格中去,錳摻雜氮化鋁薄膜的磁性表現出順磁性。鐵摻雜氮化鋁薄